JP2016019588A - 生体信号検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】近接センサ11は、非導電性のフィルムの表面と裏面にそれぞれ上部電極と下部電極とが形成された構造である。LCRメータ12は、近接センサ11の上部電極と下部電極間に電位差を発生させ、近接センサ11の静電容量値を算出する。近接センサ11の検出範囲内の被検者Aが呼吸すると、その呼吸により近接センサ11と被検者Aの胸との間の距離が周期的に変化するため、LCRメータ12で測定される静電容量値が呼吸の周期に応じて変化する。PC13は、FFT演算部131においてLCRメータ12からの静電容量値をFFT演算した後、処理部132においてFFT演算結果が示す強度のピーク及びその周波数から呼吸の周期などを検出する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明に係る生体信号検出装置の一実施形態のブロック図を示す。同図において、生体信号検出装置10は、被検者Aの近くに配置されたフレキシブルな構造の近接センサ11と、LCRメータ12と、パーソナルコンピュータ(以下、PC)13とからなる。近接センサ11は、小型であり、また被検者Aの生体信号検出位置の近くの例えば壁等に埋め込まれているため、被検者Aから目立つことはなく、また、LCRメータ12及びPC13も、従来の非接触式生体信号検出装置にくらべて大幅に小型な構成であるため、被検者Aに違和感を与えることはない。更に、近接センサ11はドップラー効果を利用したセンサではないので、その設置位置が監視対象である被検者Aから数10cm〜100cm離れた位置に限定されず、数10cmより近い位置に配置することが可能で、設置位置の自由度が高いという特長もある。
図15は、本発明に係る生体信号検出装置の他の実施形態のブロック図を示す。同図において、生体信号検出装置30は、被検者Bの近くに配置されたアクティブ型RFID(Radio Frequency IDentification)タグ31と、受信機32と、パーソナルコンピュータ(以下、PC)33とからなる。PC33は、FFT演算部331及び処理部332を含む。
一般に、給電されたダイポールアンテナと、給電されていない素子(無給電素子)とを近づけて置いた場合、素子同士はお互いに強い影響を受け合う。これを素子間の相互結合といい、この相互結合により無給電素子にも強い高周波電流が流れる。そして、無給電素子に流れる電流の位相と振幅は、無給電素子の長さと、素子間の間隔とにより大きく変化し、合成した指向性も大きく変化する。人体通信で知られているように、人体にも高周波電流が流れるので、上記の無給電素子に人体がなり得る。
時刻Tにおいて、現時刻からN単位時間遡った時刻までのN個の時系列データがあるとする。それらの単位時間毎の時刻をtkと表すことにする。ここにk=0,1,2,…,N-1である。時刻tkにおける信号の振幅がhkである時、これら時系列データh0,h1,h2,・・・,hN-1に対してFFT演算部331がFFT演算を施すと、周波数fnにおける複素振幅Hnが算出される。ここにn=0,1,2,…,N-1である。ここで、パーシバル(Parseval)の定理により、時間域の信号のパワーが周波数域の複素振幅で次式により表現できる。
なお、体動が起きていない時間帯(例えば就寝時間帯)における呼吸の時系列的な変化の状態に基づいて、被検者が安静状態であるか否かを検出することもできる。
11 近接センサ
12 LCRメータ
13、33 パーソナルコンピュータ(PC)
21 ポリイミドフィルム
22 粘着層
23 上部電極
24 下部電極
31 アクティブ型RFIDタグ
32 受信機
131、331 FFT演算部
132、332 処理部
Claims (7)
- 被検者の呼吸の周期に応じて静電容量値又は信号強度が周期的に変化する検査信号を、被験者に非接触で生成して出力するセンサ手段と、
前記センサ手段からの前記検査信号に基づいて前記静電容量値又は信号強度の測定値を計測する計測手段と、
前記計測手段が計測した前記測定値を高速フーリエ変換する演算手段と、
前記演算手段による演算結果に基づいて、前記被検者の呼吸の状態の検査結果を得る処理手段と
を備えることを特徴とする生体信号検出装置。 - 前記センサ手段は、非導電性のフィルムの表面と裏面にそれぞれ上部電極と下部電極とが形成された近接センサであり、
前記計測手段は、前記近接センサと所定の検査範囲内の被検者との離間距離に応じて変化する、前記上部電極と前記下部電極との間の静電容量値を計測する計測器である
ことを特徴とする請求項1記載の生体信号検出装置。 - 前記近接センサは、
フレキシブルシート状の非導電性のフィルムと、
前記フレキシブルシート状フィルムの表面に直接に、又は前記フレキシブルシート状フィルムの表面上に形成した粘着層上に形成された前記上部電極と、
前記フレキシブルシート状フィルムの裏面に直接に、又は前記フレキシブルシート状フィルムの裏面上に形成した粘着層上に形成された前記下部電極と
を有するフレキシブルな構造であることを特徴とする請求項2記載の生体信号検出装置。 - 前記上部電極又は前記下部電極は、基板上に形成された電極パターンの表面に、フレキシブルシート状フィルム又はフレキシブルシート状フィルム上に形成した粘着層を接着した後、前記基板を剥離することで前記フレキシブルシート状フィルムに直接に、又は前記粘着層上に転写された前記電極パターンであることを特徴とする請求項2又は3記載の生体信号検出装置。
- 前記上部電極又は前記下部電極は、フォトリソグラフィー法、又は導電性インク若しくは半導体インクを用いた印刷法により形成されたことを特徴とする請求項2又は3記載の生体信号検出装置。
- 前記センサ手段はアクティブ型RFIDタグであり、前記計測手段は前記アクティブ型RFIDタグが送信した信号の受信信号強度を測定する受信機であることを特徴とする請求項1記載の生体信号検出装置。
- 前記演算手段が現時刻からN単位時間遡った時刻までの単位時間毎の、それぞれ信号の振幅がhk(ただし、k=0,1,2,・・・,N-1)であるN個の時系列データh0,h1,h2,・・・,hN-1に対して高速フーリエ変換を施して周波数fn(ただし、n=0,1,2,・・・,N-1)における複素振幅Hnを算出し、更に前記処理手段が次式
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